조류독감 범용 백신, 인공지능으로 변이 방어율 100% 입증

핵심요약

기사 핵심 요약

케임브리지대 연구팀이 인공지능으로 변이 방어율 100%를 입증한 조류독감 백신을 개발했다.

• 인공지능이 유전체 서열을 분석해 공통 구조를 갖춘 '슈퍼 항원'을 설계했다.
• 쥐와 페럿을 대상으로 한 동물실험에서 서로 다른 변이 바이러스를 100% 방어했다.
• 단일 제형으로 장기 면역을 유지해 향후 계절성 독감 및 복합 백신으로 연구가 확장된다.

인공지능(AI)을 활용해 전염성 바이러스 변이를 사전에 예측하고 동물실험에서 모든 실험 개체를 보호한 차세대 조류독감 범용 백신이 개발됐다. 영국 케임브리지대 수의학과 조너선 히니 교수 연구팀과 케임브리지대 창업 기업 디오신백스(DIOSynVax)는 폭넓은 변이에 대응하는 새로운 조류독감 범용 백신을 개발해 기존 백신 대비 월등한 방어 효과를 입증하고 관련 연구 결과를 5일(현지 시간) 국제학술지 '셀 리포츠 메디신'에 게재했다. 연구팀이 설계한 백신은 단일 제형만으로 다양한 바이러스 변이에 대한 면역 지속력을 유지하도록 설계된 점이 특징이다.

인공지능 기반 '슈퍼 항원' 설계와 작동 원리

연구팀은 현존하는 바이러스 변이는 물론 가까운 미래에 등장할 잠재적 변이까지 선제적으로 대응할 수 있도록 인공지능 기반 백신 항원을 설계했다. 야생동물과 가축, 조류독감 감염자로부터 검체를 수집한 전 세계 감시 프로그램의 유전체 서열 데이터를 모두 취합해 분석 기반을 마련했다. 백신의 유효 성분인 항원은 체내 면역반응을 유도해 병원체가 침입했을 때 면역체계가 맞서 싸우도록 돕는 물질을 가리킨다.

수집한 유전체 데이터를 통합 분석한 인공지능은 바이러스 전반에 공통으로 나타나는 핵심 구조를 추려내 일명 '슈퍼 항원'을 구축했다. 연구팀은 인공지능이 설계한 후보군 가운데 최적의 백신을 가려내고자 실험실 배양 세포에서 항원이 제대로 생성되고 발현되는지 검증을 거쳤다. 세포 수준의 발현 검증을 통과한 후보 물질만이 다음 단계인 동물실험 대상에 올랐다.

동물실험 결과: 기존 백신 대비 월등한 방어 효과

동물실험 단계에서 선별된 조류독감 범용 백신은 서로 다른 변이 바이러스에 노출된 실험 쥐와 페럿 개체 모두를 감염 위험에서 완벽하게 보호했다. 반면 이미 확인된 특정 단일 변이에 맞춰 생산된 기존 조류독감 백신은 동물 접종 시 약 절반에 해당하는 개체만 보호하는 데 그쳤다. 기존 백신은 특정 유행 변이에만 맞춰진 구조 탓에 형태가 바뀐 변이 바이러스에는 방어 효과를 거의 내지 못했다.

표: 조류독감 백신 동물실험 방어 효과 비교

구분	대응 대상	동물실험(쥐·페럿) 보호율	변이 발생 시 대응 방식
기존 조류독감 백신	기확인된 특정 단일 변이	약 50%	변이 출현 후 백신 재설계 및 갱신 필요
AI 기반 범용 백신	공통 핵심 구조 및 미래 잠재 변이	100% (모든 개체 보호)	단일 제형으로 다수 변이에 선제적 방어

출처: 셀 리포츠 메디신(Cell Reports Medicine, 2026.11.05 발표 논문)

인체 감염 위험과 현행 백신 체계의 한계

조류독감 바이러스는 감염된 조류의 장기 내에 기생하며 매년 장거리를 오가는 철새를 따라 대륙을 넘어 전파되는 특성을 지닌다. 전 세계 야생동물과 가축으로 번지면서 공중보건을 지속해서 위협하고 있으며 사람에게 전파된 사례도 확인됐다. 북미 지역에서 확산한 변이는 인체 감염 시 비교적 가벼운 증상에 머물렀으나 동남아시아 유행 변이는 중증 질환과 높은 치명률을 유발해 지역별 변이에 따른 위험 격차가 컸다.

돼지의 호흡기 내에는 사람과 동일한 바이러스 수용체가 분포한다. 조류독감 바이러스가 돼지 체내에 적응하면 사람을 향한 전파력이 급격히 높아질 수 있다는 분석이다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 일으킨 병원체와 마찬가지로 조류독감 역시 리보핵산(RNA) 계열 바이러스에 속한다. RNA 바이러스는 면역 체계와 기존 백신을 피하거나 인간 전파에 유리한 방향으로 돌연변이를 빠르게 일으킨다. 종전에는 새 변이가 확인된 뒤에야 대응 백신을 다시 설계하고 비축하는 사후 처리 방식에 머물렀다.

범용 독감 및 복합 바이러스 백신으로의 확장 연구

연구팀은 이번 조류독감 백신에 적용한 기술을 바탕으로 다년도에 걸쳐 방어 면역이 유지되는 범용 계절성 독감 백신 개발에 속도를 내고 있다. 독감 백신 연구의 초기 데이터 분석 결과에 따르면 2018년 인공지능으로 설계한 백신 항원은 7년이 흐른 시점까지도 유효한 면역 반응을 유지하고 있는 것으로 나타났다. 아울러 에볼라와 마르부르크, 라싸열 바이러스를 하나의 제형으로 동시 예방하는 다중 바이러스 복합 백신도 주요 파이프라인으로 연구 중이다. 최근 의학계에서는 여러 병원체를 동시 타깃하는 멀티데믹 대항자 콤보백신 등 복합 감염병 방어 체계가 활발히 논의되고 있다.

연구팀은 인공지능 기반 백신 설계가 팬데믹 발생 이전에 광범위한 집단 면역을 선제 유도할 수 있는 잠재력을 확보했다고 평가했다. 주기적으로 백신을 재조합하고 새로 생산해야 했던 비효율을 줄여 대규모 방역과 의료 재정에 따르는 부담을 덜어줄 수 있을지 주목된다.

자주 묻는 질문

기존 조류독감 백신과 AI 범용 백신의 차이는 무엇인가요?

기존 백신은 기확인된 특정 단일 변이에만 맞춰져 동물실험 방어율이 약 50%에 그쳤으나, AI 범용 백신은 공통 핵심 구조를 표적화해 다양한 변이에 대해 100% 방어율을 입증했습니다.

이번 AI 백신 기술은 다른 감염병에도 적용되나요?

연구팀은 다년도 면역이 유지되는 범용 계절성 독감 백신과 에볼라, 마르부르크, 라싸열을 동시에 예방하는 다중 복합 백신 연구로 기술을 확장하고 있습니다.

참고자료

1. 케임브리지 대학교